Etude et caractérisation des structures à base du silicium

Study and characterization of silicon-based structures

• Auteur / Autrice : Nadine Abboud
• Direction : Alain Foucaran
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 02/12/2011
• Etablissement(s) : Montpellier 2 en cotutelle avec Université Libanaise
• Ecole(s) doctorale(s) : Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IES - Institut d Electronique du Sud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Foucaran, Chafic-Thomas Salame, Yvan Cuminal
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Pierre Mialhe, Bilal Baydoun

Mots clés

Mots clés contrôlés

Défauts ponctuels

Photopiles

Mots clés libres

Vdmosfet

Défauts

Cdlts

Cellules photovoltaïques

Dlts

Vdmosfet

Defects

Cdlts

Photovoltaic cells

Dlts

Résumé

Le but de ce travail est l'étude et la caractérisation des structures à base du silicium. La première partie de cette thèse traite le sujet des composants de puissance du type VDMOSFET en fonctionnement sous conditions extrêmes. Le comportement électrique des composants étudiés ainsi que l'évolution des temps de commutation sont bien étudiés en fonction de la température qui varie linéairement de 25 à 180ºC. Des contraintes électriques sont appliquées de manière à simuler expérimentalement les conditions réelles de fonctionnement. Les défauts sont ensuite caractérisés par des mesures de capacité et conductance grille-source permettant ainsi le calcul des densités des états d'interface induits par le stress. Les résultats expérimentaux montrent que les densités des états d'interface augmentent avec la durée du stress électrique appliqué. Les défauts induits et activés par le stress électrique sont aussi étudiés par la technique CDLTS qui se repose sur un balayage en largeur de l'impulsion appliquée sur la grille. Le balayage du gap a été assuré par la variation du niveau bas de l'impulsion. Différents défauts ont été détectés et les impuretés dopantes ainsi que les états d'interface ont été distingués des niveaux profonds situés au sein de la bande interdite. La deuxième partie de la thèse concerne la caractérisation et la modélisation des cellules à émetteurs dopés bore. La caractérisation électrique a été assurée par la caractérisation SIMS et la mesure des caractéristiques C(V) et I(V). La modélisation vient accompagner les résultats obtenus expérimentalement afin de tirer tout les paramètres caractéristiques de la cellule étudiée. Par la technique DLTS, un piège ayant une énergie d'activation de 0.029 eV et une section efficace de capture de 1.41 10-24 cm2 a été identifié.

The aim of this work is to study and characterize silicon based structures. The first part of this thesis deals with the operation of VDMOSFET power devices under extreme conditions. The electrical behavior of studied devices and the evolution of switching times were studied as a function of temperature (25 to 180ºC). Electrical stressing was applied in order to simulate real operating conditions. Defects are then characterized by gate-source capacitance and conductance measurements allowing the calculation of interface states densities induced by stress. Experimental results show that interface states densities increase with the stress duration. Defects induced and activated by the electrical stress are also studied by the CDLTS technique based on gate pulse width scan. The band gap was scanned by varying the pulse base level. Different defects were detected and we have distinguished the doping levels and interface states from deep levels located in the forbidden band gap. The second part of the thesis concerns the characterization and modeling of boron-doped emitter photovoltaic cells. The electrical characterization was carried out by SIMS characterization and the measurement of C(V) and I(V) characteristics. Experimental results are supported by modeling in order to estimate all the characteristic parameters of the studied cell. By the DLTS technique, a trap with activation energy of 0.029 eV and capture cross section of 1.41 10-24 cm2 has been identified.